La fosfatidilserina è un lipide?

Fosfatidilserina pura (PS)è una molecola biologica che ha attirato un significativo interesse scientifico a causa dei suoi ruoli cruciali nella funzione cellulare, in particolare nella salute cerebrale, nella segnalazione cellulare e nell'apoptosi. Una domanda fondamentale spesso posta è: la fosfatidilserina è un lipide? La risposta è sì, la fosfatidilserina è un lipide. Questo articolo chiarirà la natura della fosfatidilserina sfusa, perché è classificato come un lipide.

Cosa sonoLipidi?

Definitotione dei lipidi

I lipidi sono un'ampia classe di molecole naturali che sono principalmente idrofobiche (insolubili in acqua) o anfipatiche (con parti sia idrofile che idrofobiche) [1]. Sono diversi ma condividono alcune caratteristiche chimiche, come lunghe catene o anelli di idrocarburi che li rendono insolubili in acqua [2].

Le principali categorie di lipidi includono:

• Acidi grassi

• Gliceridi (trigliceridi, digliceridi, monogliceridi)

• Fosfolipidi

• Steroli (colesterolo)

• Sfingolipidi

I lipidi svolgono ruoli multipli, come l'accumulo di energia, i componenti strutturali delle membrane cellulari e le molecole di segnalazione [3].

Fosfolipidi - Una grande classe di lipidi

I fosfolipidi sono lipidi contenenti un gruppo di fosfato [4]. Sono componenti cruciali delle membrane biologiche a causa della loro natura anfipatica: avere una "testa" idrofila e "code" idrofobiche. Questa proprietà strutturale consente la formazione di doppi strati lipidici, che formano l'architettura fondamentale delle membrane cellulari [3] [5].

Cos'è la fosfatidilserina?

La fosfatidilserina pura è un fosfolipide, in particolare un glicerofosfolipide, il che significa che ha una spina dorsale di glicerolo con catene di acidi grassi e un gruppo di fosfato attaccato a una molecola di serina.

Componenti molecolari di PS

• Backbone glicerolo:

Una molecola a tre carbonio; Due carboni sono esterificati con acidi grassi e il terzo carbonio è attaccato a un gruppo di fosfato.

• catene di acidi grassi:

Di solito due acidi grassi idrofobici a catena lunga (che possono essere saturi o insaturi), dando alla molecola la sua regione di coda idrofobica [6].

• Gruppo di fosfato:

Attaccato al terzo carbonio di glicerolo.

• serina:

Un aminoacido è attaccato al gruppo fosfato; Questo forma il gruppo polare della testa di PS.

Natura anfipatica

Le catene di acidi grassi forniscono una coda idrofobica, mentre il gruppo fosfato-serino forma la testa idrofila. Questa doppia natura definisce PS come un tipico fosfolipide.

Diagramma strutturale

Una struttura semplificata di fosfatidilserina:

Classificazione della fosfatidilserina come lipide

Categoria glicerofosfolipidica

La fosfatidilserina pura appartiene ai glicerofosfolipidi, che sono definiti da:

Avere una spina dorsale di glicerolo.

Due catene di acidi grassi esterificati al primo e al secondo carboni.

• Un gruppo di fosfato collegato al terzo carbonio.

• Un gruppo di testa polare attaccato al fosfato.

Secondo le mappe lipidiche e i libri di testo biochimici standard, la fosfatidilserina è un glicerofosfolipide polare.

Classi lipidici nella nomenclatura biochimica

I sistemi di classificazione lipidica come quello del Comitato internazionale di classificazione e nomenclatura (ILCNC) classificano PS come segue [5]:

• Categoria: lipidi

• Classe: glicerofosfolipidi

• Sottoclasse: fosfatidilserine

Perché la fosfatidilserina è classificata come un lipide?

• Struttura anfipatica

Una caratteristica distintiva di molti lipidi biologici è la loro natura anfipatica, il che significa che contengono regioni sia idrofile (che attraversano l'acqua) che idrofobiche (che riservano l'acqua). La fosfatidilserina pura mostra questa doppia caratteristica. Ha un gruppo di testa idrofila formata da una porzione di fosfato legata alla serina dell'aminoacido e due code idrofobiche di acidi grassi esterificati in una spina dorsale di glicerolo. Questa struttura anfipatica consente a PS di integrarsi perfettamente nelle membrane biologiche, dove contribuisce alla formazione e alla stabilità del doppio strato lipidico. La capacità di PS di autoassemblare nei doppi strati in ambienti acquosi è un comportamento caratteristico dei lipidi di membrana.

• Proprietà di solubilità

La fosfatidilserina mostra caratteristiche di solubilità tipiche dei lipidi. È insolubile in acqua a causa delle sue lunghe catene di acidi grassi idrofobici, ma si dissolve bene in solventi organici non polari come cloroformio, metanolo ed etanolo. Questo profilo di solubilità è un tratto chimico chiave utilizzato per distinguere i lipidi da altre classi di biomolecole come proteine ​​e carboidrati.

• Biosintesi e percorsi metabolici

La fosfatidilserina pura viene sintetizzata all'interno di membrane cellulari da altri precursori lipidici, come la fosfatidilcolina (PC) e la fosfatidiletanolamina (PE). Queste conversioni enzimatiche sono catalizzate da specifici enzimi-fosfatidilserina sintasi 1 e 2-localizzati nel reticolo endoplasmatico e nelle membrane associate ai mitocondri [6]. Il fatto che PS nasce attraverso rotte biosintetiche specifiche dei lipidi e partecipa al metabolismo lipidico conferma ulteriormente la sua identità come molecola lipidica.

• Funzioni biologiche

PS svolge diversi ruoli critici nella struttura e nella funzione della membrana cellulare, tutte caratteristiche dei lipidi di membrana. Si trova prevalentemente sul volantino interno della membrana plasmatica, dove supporta la curvatura della membrana, la fluidità e il legame delle proteine. Inoltre, PS è coinvolto nelle vie di segnalazione cellulare, fungendo da sito di docking per varie proteine ​​di segnalazione, tra cui la proteina chinasi C (PKC). Durante l'apoptosi (morte cellulare programmata), PS si trasloca al volantino esterno della membrana, fungendo da segnale "Eat Me" per le cellule fagocitiche. Questi ruoli strutturali e funzionali sono coerenti con quelli di altri lipidi di membrana essenziali [7].

• Lipidomica e classificazione biochimica

I principali sistemi di classificazione biochimica, come quelli mantenuti dal consorzio delle mappe lipidiche, classificano ufficialmente la fosfatidilserina pura come glicerofosfolipide. Questa classificazione si basa sulla spina dorsale del glicerolo, sul gruppo fosfato e sulla chimica specifica del gruppo di testa. Le tecniche analitiche come la spettrometria di massa e la spettroscopia NMR raggruppano anche PS con altri lipidi di membrana negli studi di lipidomica [8].

EProve xperimentali che confermano le caratteristiche lipidiche

1. Estrazione da solventi organici

La fosfatidilserina può essere estratta dai tessuti usando solventi organici come cloroformio e metanolo, un metodo tipico per i lipidi (estrazione di Folch). Ciò conferma il suo comportamento chimico simile a lipidi [9].

2. Cromatografia a strato sottile (TLC)

La fosfatidilserina pura migra con altri fosfolipidi nella cromatografia lipidica, separata dai composti non lipidi [9].

3. risonanza magnetica nucleare (NMR) e spettrometria di massa (MS)

Queste tecniche confermano le catene di acidi grassi di PS e il gruppo fosfato-serino, in linea con i glicerofosfolipidi [9].

Riepilogo

La fosfatidilserina pura è inequivocabilmente classificata come lipide. La sua struttura molecolare, classificazione biochimica, ruoli biologici e proprietà fisico -chimiche confermano questa classificazione. Come glicerofosfolipide, PS condivide le caratteristiche distintive dei lipidi: catene di acidi grassi idrofobici, natura anfipatica, associazione di membrana e funzione nei processi cellulari. La letteratura scientifica, i libri di testo di biochimica e i database di classificazione lipidica classificano costantemente la fosfatidilserina pura come lipidica, rendendola una molecola lipidica essenziale in contesti biologici sia strutturali che funzionali.

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Riferimenti

[1] Fahy, E., Subramaniam, S., Murphy, RC, Nishijima, M., Raetz, CRH, Shimizu, T., ... & Dennis, EA (2009). Aggiornamento del sistema di classificazione completa delle mappe lipidiche per i lipidi. Journal of Lipid Research, 50 (Suppl), S9-S14.

[2] Lands, WE (2000). Glicerofosfolipidi: composizione, metabolismo e funzione. Journal of Lipid Research, 41 (2), 227–233.

[3] Nelson, DL e Cox, MM (2017). Lechinger Principles of Biochemistry (7th ed.). Wh Freeman.

[4] Berg, JM, Tymoczko, JL e Stryer, L. (2015). Biochimica (8a ed.). Wh Freeman.

Wenk, MR (2005). Il campo emergente della lipidomica.Nature Review Drug Discovery, 4(7), 594–610.

[5] Van Meer, G., Voelker, DR, & Feigenson, GW (2008). Lipidi a membrana: dove sono e come si comportano. Nature Review Biologia delle cellule molecolari, 9 (2), 112–124.

[6] Zwaal, RF e Schroit, AJ (1997). Implicazioni patofisiologiche dell'asimmetria fosfolipidica della membrana nelle cellule del sangue.Sangue, 89(4), 1121–1132.

[7] Glade, MJ e Smith, K. (2015). Fosfatidilserina e cervello umano. Nutrients, 7 (3), 10264-10275.

[8] Leventis, PA e Grinstein, S. (2010). La distribuzione e la funzione della fosfatidilserina nelle membrane cellulari.Revisione annuale della biofisica, 39, 407–427.

[9] Bligh, EG, & Dyer, WJ (1959). Un metodo rapido di estrazione e purificazione totali lipidiche.Canadian Journal of Biochemistry and Physiology, 37(8), 911–917.

[10] Folch, J., Lees, M. e Sloane Stanley, GH (1957). Un metodo semplice per l'isolamento e la purificazione dei lipidi totali dai tessuti animali. Journal of Biological Chemistry, 226 (1), 497–509.